Tapaa Lisko Mies, matelija-rakastava biologi puuttua joitakin suurimpia kysymyksiä evolution

Aamulla 17. lokakuuta 1996 alkoi kuten tavallista Jonathan Lohi., Evoluution biologi pukeutui laaja hattu ja slathered aurinkovoidetta, sitten suuntasi veneellä useita nimeämätön luotoa pois Great Exuma-Saarella Bahamalla. Kolme vuotta aiemmin, hän ja ekologi David Spiller oli otettu käyttöön paikallinen lisko lajeja on oppia, miten ne olisi kilpailla kun lizardless paikka. Pari vietti päivän snaring liskoja, huomata niiden tarkat sijainnit, ja kartoitetaan hyönteisiä, hämähäkkejä, ja kasvillisuus. He olivat huolissaan huhuista lähestyvästä hurrikaanista, mutta paikalliset näyttivät luottavan siihen, että se riehuisi ja säästäisi saaret, kuten tavallista.,

ei kuitenkaan tällä kertaa. Seuraavana päivänä, Lohi ja Petteri auttoi heidän hotellin omistaja laudoittaa ikkunat ja niiden beachfront cottage Great Exuma kuin Hurrikaani Lili kantoi alas saarella. Kun tuuli yltyi ja ensimmäiset rähinät kaatoivat sadetta, he riensivät kukkulaa rakentavaan tuhkakuplaan. Sinä yönä tuuli puhalsi osia katosta ja kaatoi palmuja. 4-metrinen hyökyaalto tulvi kaduilla, ja 2 päivää myöhemmin he löysivät vuokrata moottorivene jumissa puussa.

liskojen tilanne oli vielä pahempi., Kun Lohi ja Petteri vihdoin tehnyt sen takaisin ulos heidän eniten alttiina tutkimus sivustoja, saaret olivat riisuttu ja lähes paljas harja ja kaikki liskot olivat poissa. Mutta takaisku Lohi on hanke oli alku uuden luvun hänen tutkimusta siitä, miten eläimet sopeutuvat monipuolinen, vaihteleva ympäristöissä saaria ja ympäri Karibian.

Koska Lili, puoli-tusinaa muita hurrikaanit ovat hukkua luodot ja pyyhkäisi pois eläimiä siirretty sinne Lohi, joka perustuu Washington University in St. Louis (WashU), ja hänen tiiminsä., Mutta hän ja hänen kollegansa ovat sinnikäs, kerätä tietoa siitä, miten eläimet sopeutuvat saalistajat, myrskytuhot, ja muita haasteita—luonnollinen ja ne contrived tutkijat. Elinikäisen matelija harrastaja, Lohi on ajettu osittain hänen intohimonsa ryhmä liskoja kutsutaan anoles, joka viihtyy Etelä-ja Keski-Amerikassa ja koko Karibian.

hän pitää niitä myös mahdollisuutena. Lähes puolet 400 anole lajit elävät saarilla, ja heidän erilaisia elämäntapoja, elinympäristöjen ja historia ovat osoittautuneet ajoneuvon tutkia joitakin kehitys on suurimpia kysymyksiä., ”Jonathanin saaret ovat kuin jättimäisiä koeputkia, ja hän on äärimmäinen tinkerer”, sanoo Yalen yliopiston evoluutiobiologi Martha Muñoz.

Lohi on tutkimus anoles on osoittanut, että kehitys voi tapahtua nopeammin kuin useimmat tutkijat oli oletettu, ja että—toisin kuin eräät johtavat ajattelijat ovat ehdottaneet—se on usein ennustettavissa. Samankaltaisten haasteiden edessä erilliset väestöryhmät kehittävät usein samanlaisia ratkaisuja. Matkan varrella, Lohi on opettanut kymmeniä nuoria tutkijoita, ja jotkut ovat nyt kuljettaa hänen työtään uusiin suuntiin., ”Beyond hänen panoksestaan alalla, Jonathan on myös muuttunut kurssin tiede vain olemalla, kuka hän on,” Muñoz, entinen opiskelija, sanoo. ”Hän on todiste siitä, että menestys on rikkaampaa ja palkitsevampaa, kun siihen liittyy ystävällisyyttä ja nöyryyttä.”

kumma kyllä, 1950-luvun TV-ohjelma Leave it to Beaver aloitti Lososin tällä polulla. Kun 7-vuotias majava toi kotiin lemmikkialligaattorin, nuori Losos kysyi vanhemmiltaan, voisiko hänkin saada sellaisen. Hänen äitinsä vastusti sitä, mutta hänen isänsä sanoi pyytävänsä neuvoa perheystävältään, St. Louisin eläintarhan apulaisjohtajalta., Menestyvä liikemies, vanhempi Lohi myös rakasti eläimiä, kun hänen perheensä luontoon lomat, liittyminen eläintarha on hallituksen, ja jopa rahoitus eläintarha osti vauva norsu Thaimaassa, jonka hän nimeltä Carolyn kunniaksi hänen vaimonsa.

kaikkien yllätykseksi ohjaaja hyväksyi sydämellisesti sanoen, että se, että hänellä oli alligaattori lapsuuden lemmikkinä, oli se, miten hän sai alkunsa herpetologiasta. Joten junior Lohi hankittu useita vauva kaimaaneja, joka asui vauva-allas kellarissa talvella ja hevonen aallonpohjasta pihalla koko vuoden., Vain muutaman kerran eläimet pakenivat ja terrorisoivat naapureita. Lohi työskenteli kesät eläintarhassa, kunnes osittain läpi college, lopulta lahjoittaa hänen kaimaanit on eläintenhoitaja. ”Jonathan alkoi kuin pieni lapsi rakastava luonne, loputtomasti kiusanneet henkilökunta hänen paikallinen eläintarha, kiinni liskoja perheen lomat, ja hän ei koskaan menettänyt että kipinä”, sanoo Harry Greene, herpetologist emeritus at Cornell University ja Lohi on graduate school neuvonantaja.,

perusopiskelijaksi at Harvard University, Lohi laski alle holhous herpetologist Ernest Williams. Joskus kutsutaan isä anole biologia, Williams oli tunnustettu, että anoles eri Karibian saarilla kehittynyt itsenäisesti., Vielä jokaisella saarella, hän oli löytänyt samanlainen joukko vartalotyypeille tai ”ecomorphs”—yksi erikoistunut elävä harja, toinen mukaansatempaava oksia, ja vielä toiset elämään korkealla puiden. Nämä parallels ehdotti, että jos olosuhteet olivat samanlaiset, kehitys olisivat lähentymässä samoja piirteitä ja muodostamaan yhteisöjä, joilla on samankaltaisia sarjaa lajeja.

Williams on lab oli jo tuottanut useita johtava evoluution biologit, ja Lohi tajunnut alan anole tutkimus oli liian täynnä. Mutta mikään muu laji ei sekä vanginnut hänen kiinnostustaan että ollut helppo tutkia., ”Kävin läpi tusinan epäonnistunutta Tohtoriprojektia”, hän muistelee. Hän harkitsi vakavasti lakikoulua, mutta isä vakuutti, että maailma tarvitsi herpetologeja enemmän kuin lakimiehiä.

Losos tajusi lopulta, että anolit olivat täydellisiä uusien työkalujen soveltamiseen evoluutiobiologiassa. Tutkijat olivat juuri alkaneet rakentaa sukupuita ja jäljittää evoluutiota, joka perustuu lajien proteiinivaihteluihin. Hänen Ph. D., Lohi verrattuna proteiineja Karibian anoles ja varmistanut, että Williams on ecomorphs oli todellakin kehittynyt itsenäisesti muodostaa vastaavia yhteisöjä eri saarilla., Että tietoa yksin—tuki ajatusta kutsutaan convergent evolution—”oli todella tärkeä läpimurto,” sanoo Frank Burbrink, on herpetologist American Museum of Natural History.

Samaan aikaan, muut tutkijat vaativat enemmän kurinalaisuutta kehitys opintojen vaatimalla näyttöä siitä, että muka mukautuva ominaisuuksia todella antaa organismi etu. Niinpä Losos alkoi tutkia erilaisia anole ecomorpheja, joiden jalat ja toepadit olivat erikokoisia (katso graafinen, alla). Labrassa hän ajoi ne pienoisratoja pitkin ja arvioi, kuinka hyvin ne takertuivat sileisiin, pystypintoihin., Hän totesi, että liskot elävät lähellä maata, lähellä saalistajat, oli enää jalat, jotka saivat heidät nopeasti, kun taas ne elävät korkeampi harja ja puita oli isompi toepads kiinni lehdet ja sileä kuori. Yhdistämällä nämä tiedot sukupuututkimuksiinsa hän sai selvemmän käsityksen liskojen evoluutiohistoriasta. Hän ”oli oikeastaan yksi ensimmäisistä ihmisiä muuttamaan alan tekemään kehitys yhdistämällä ekologia ja morfologia ja saada isompi kuva,” Burbrink sanoo.,

Evoluutio on leima island-asunnon liskoja

Vastaavia ratkaisuja, Kuten anoles saapui eri saaria, niiden valinta elinympäristö—maasta ja puustosta—muotoinen aikana niiden kehitystä. Eri saarten samanlaisissa elinympäristöissä elävät liskot kehittyivät itsenäisesti samanlaiseen ulkonäköön ja käyttäytymiseen, mitä tutkijat kutsuvat konvergentiksi evoluutioksi.Raajan pituiset juoksuliskot raviradoilla ja niiden peittämät sauvat osoittivat, että maahuolijoiden pidemmät raajat auttavat niitä paremmin., Lyhyemmät raajat providegreater vakautta liikkumisesta pieniä oksia ja toimivat parhaiten lizardsliving korkea kasvillisuus.ToepadsToepads ovat laajentuneet päät numeroa alizard jalka. Lajit elävät korkealla metsässä tai missä hurrikaanit ovat yleisiä ovat kehittyneet suuriavain auttaa niitä roikkumaan. Jotkut anolit kumoavat pystysuunnassa ja jopa roikkuvat ylösalaisin.Dewlap colorThe dewlap, läppä ihon alle leuan maleanoles, avautuu houkutella kaverit ja varoittaa kilpailijoita.Varjossa elävillä liskoilla on vaaleammatheightened kontrastit, kun taas aurinkoisilla paikoilla hengittävillä on tummemmat.,2340200kmAtlantic OceanCUBABAHAMASJAMAICAHISPANIOLapuerto RICODewlap brightnessHabitat brightness1 Canopy2 Twig3 Ruoho/bush4 Maahan/trunk1Toepad

Innoittamana kokeiluja, jossa tutkijat seurataan evoluution muutoksia guppies Trinidad jälkeen siirtämällä ne eri virtoja, Lohi alkoi ihmetellä, onko vastaavia tutkimuksia voitaisiin tehdä Karibian anoles., Hän tajusi, että Williamsin suojatteihin kuuluva Thomas Schoener oli jo tehnyt pohjatyön. 1980-luvulla, Thomas ja Amy Schoener (he olivat naimisissa) käyttöön paikallinen liskoja pieni lizardless saarilla Bahamalla tutkia, miten eri kasvillisuus vaikuttaa matelijat kykyä menestyä.

kymmenen vuotta myöhemmin, Lohi lyöttäytyi Thomas Schoener, silloin tunnettu ekologi University of California (UC), Davis, tarkistamaan kyseisten sivustojen., Sopusoinnussa Williamsin ja Lohi on aiemmin havaintoja, liskoja elävät kitukasvuinen kasvillisuus oli lyhyempi jalat ja suurempi toepads kuin heidän esi-isänsä, joka oli asunut pitkä, leveä puita. Näiden mukautusten avulla he pystyivät takertumaan pieniin risuihin, kun he ajoivat hyönteisiä syödäkseen, ja muutokset olivat vieneet vain muutaman sukupolven. ”Evoluutio voi tapahtua hyvin nopeasti, kun luonnonvalinta on hyvin vahvaa”, Losos sanoo.

ajatus on nyt hyväksytty, mutta tuolloin se meni vastoin vakiintunutta käsitystä, että evoluutio oli hidas prosessi., ”Tämä on yksi harvoista asioista, jotka Darwin erehtyi”, Losos sanoo. Hän päätti tehdä anolesta elämäntyönsä.

hän joutui pian varautumaan Hurricanesiin. Lohi ja Petteri, nyt eläkkeellä UC Davis, oli valinnut luotoa pois Great Exuma tutkia vaikutuksia kilpailuun. Joillain ne toivat markkinoille kaksi paikallista lajia, vihreän ja ruskean anoliin ja toisilla vain yhden lajin. Ensimmäisten 3 vuoden aikana he huomasivat, että saarilla, joilla on molempia lajeja, ruskeat liskot ajoivat vihreät anolit korkeammalle pensaisiin, joissa ne kamppailivat., Silloin Lili iski pilaten kokeen ennen kuin he ehtivät nähdä, kuolisivatko vihreät anolit sukupuuttoon.

”olisi varmasti ollut niin helppoa pakata kaikki mukaan ja luovuttaa”, sanoo Luke Harmon, joka on yksi Lososin entisistä opiskelijoista ja nykyään Idahon yliopiston evoluutiobiologi. Sen sijaan Losos ja Spiller käyttivät katastrofia hyväkseen. He dokumentoivat Lilin suuren, mutta myös hajanaisen vaikutuksen. Saaret lounais-Great Exuma tunsi kärsimään myrskyn aalto ja olivat vailla liskoja ja kasvillisuus. Elämä siellä olisi aloitettava alusta., Saarten pohjoiseen, tuuli ja sade katkennut oksia ja repi lehdet pois, mutta muutaman liskot pysyivät, ne raportoitiin vuonna ensimmäinen useita kirjoituksia siitä, hurrikaanit.

työ haastoi yleinen oletus, että ääri-ilmiöt kuten hirmumyrskyt älä aja kehitys, koska ne ovat harvinaisia ja satunnaisia, ennalta arvaamattomia vaikutuksia kasveihin ja eläimiin. Losos-ryhmä havaitsi sen sijaan, että myrskyt voivat olla luonnonvalinnan tekijöitä.,

esimerkiksi, vuonna 2017 Lohi on postdoc Colin Donihue; toiminnallinen morphologist Anthony Herrel, nyt ranskan kansallisen tutkimuksen virasto CNRS National Museum of Natural History, ja työtovereiden vieraili kaksi cays Turks-ja Caicossaarilla mitata kehon mittasuhteet anoles asuvat siellä. Neljä päivää lähdön jälkeen kaksi lähes selkään kääntyvää hurrikaania iski alueelle yli 200 kilometrin tuntinopeudella puhaltavia tuulia., Kun joukkue palasi muutamaa viikkoa myöhemmin, ja arvostetaan liskoja, he huomasivat, että perhe oli yleensä suurempi toepads, enää forelimbs, ja lyhyempi hindlimbs.

laboratoriossa tutkijat testasivat, miten nämä piirteet vaikuttavat liskojen kykyyn pitää kiinni ahvenesta. Voimakkaassa tuulessa anolit sinnittelevät eturaajoillaan, mutta ne menettävät otteensa takajaloillaan. Cranking ylös ilmaa-puhallin, tutkijat huomasivat, että ne, joilla on pidemmät takajalat (ja enemmän pinta-alaa tuulen kiinni) sai puhalletaan pois heidän ahventa päälle pehmustettu pinta helpommin., Sen sijaan mukana roikkui eläimiä, joilla oli lyhyemmät takaraajat ja isommat toepadit. Hurricanes oli ilmeisesti valinnut nämä piirteet, joukkue kertoi vuonna 2018. Seuraavana vuonna he havaitsivat, että eloonjääneiden jälkeläisillä oli myös isot toepadit, mikä viittaa siihen, että sopeutuminen oli geneettistä eikä vain reaktio tiukasta pitämiseen.

joukkue on sittemmin mitannut toepad-koon 188 liskolajissa eri puolilla Karibiaa. Enemmän hurrikaanit saari on kokenut, isompi toepads liskoja elävät siellä, he ilmoittivat 27. huhtikuuta vuonna Proceedings of National Academy of Sciences., Hurrikaaneilla näyttää olleen pitkäaikainen evoluutiovaikutus.

Lohi on ollut professori WashU 13 vuotta, kun Harvardin tuli soittaa vuonna 2005, haluavat palkata hänet sen evoluutiobiologian osastolla. St. Louisin syntyperäinen ja kovan luokan St. Louis Cardinalsin baseball-fani hän epäröi. Hän jopa teki kestänyt sapattivapaata Harvardin ennen kuin lopulta hyväksyä, suurelta osin, koska kannan mukana edunvalvonta Harvard Museum of Vertaileva Eläintiede. ”Se oli ainoa asia, mitä St. Louisilla ei ollut”, hän muistelee.,

siellä hän jatkoi kiltin, innostuneen mentorin maineen rakentamista. ”Olen nähnyt hänen antavan lukiolaisille samaa huomiota ja kunnioitusta, jota hän antaa läheisimmille kollegoilleen”, sanoo Melissa Kemp, entinen postdoc nyt Texasin yliopistossa Austinissa. ”Hän tuntuu aina olevan keskittynyt työhönsä, mutta hän on myös hassu tunne hauskaa samaan aikaan,” sanoo Michelle Johnson, entinen opiskelija ja evoluutiobiologi at Trinity University., Lohi urheilu katsella kanssa anole hän kuvasi sen kasvot ja ei ole ennen opetusta opiskelijaa, kun pukeutunut platypus—yksi hänen suosikki eläimiä lapsuudesta.

Ne piirteet, ja luja usko, että ”ei ole yksi-koko-sopii-kaikille sen suhteen, miten vuorovaikutuksessa ja mentori opiskelijat” ovat auttaneet Lohi käynnistää uran 59 jatko-opiskelijoille ja postdocs. Niihin kuuluu ainakin kahdeksan mustaa, latinoa ja Intiaanitutkijaa alalta, jolla ei ole monimuotoisuutta. (Vaikka 3% Yhdysvaltain biologeista on afroamerikkalaisia tai mustia, esimerkiksi vain 0.,3% evoluutiobiologeista on.)

Ambika Kamath, nyt post doc-tutkijana UC Berkeley, sanoo Lohi tuki häntä täysin, kun hänen tutkimukset haastoi pitkäaikaisen ajatus, että mies liskoja pidä alueet corral niiden kaverit. Sen sijaan hän väitti, että naaraat liikkuvat ympäriinsä ja osallistuvat puolisoiden valintaan. ”Minun olisi ollut paljon vaikeampaa tehdä tuota työtä ilman hänen innostustaan”, hän muistelee. Lohi työskenteli kovasti hänen saada paperi juuri ja oli innokkaita co-kirjailija., ”Muuten se olisi ollut vain tämän nuoren ruskean naisen työtä, joka olisi voitu helposti erottaa vihaisena feministinä.”

Kamath ja muiden opiskelijoiden kiitosta Lohi työntää heitä älyllisesti heikentämättä niiden luottamusta. Harmon vitsailee, ettei Losos koskaan hylkäisi ajatusta oppilailtaan, vaikka olisi kuinka hullu. Sen sijaan hän vain pysähtyi ja sanoi ” mielenkiintoinen.””Lopulta tajusin, että ehkä minun pitäisi ajatella asioita läpi hieman enemmän, jos Jonathan luulin, että he olivat mielenkiintoisia,'”, Harmon sanoo.,

Losos tiimeineen jatkaa ideoidensa testaamista ekologiasta ja evoluutiosta Karibianmeren saarilla. Yksi viimeaikainen projekti, Robert Pringle, nyt Princetonin Yliopistossa, ja Lohi testattu keskeinen periaate ekologia—, että esittelyssä top saalistaja pyrkii lisäämään luonnon monimuotoisuutta. Tutkijat lisäsivät saalistavan maassa asuvan liskon saarille, joilla on ruskeita ja vihreitä anoleja. Paeta tämä uusi uhka, ruskea anoles alkoi hengailla suurempi lehdet, syrjäyttää vihreä anoles, joka yleensä asui siellä ja ajaa heitä kohti sukupuuttoon., Vastoin tavanomaista viisautta petoeläin näytti työntävän saaria kohti luonnon monimuotoisuuden vähenemistä, he kertoivat 5. kesäkuuta luonnossa.

Toinen tuore tutkimus, jota johti yksi Lohi on entinen postdocs, tarkasteltiin vaikutuksia invasiivinen anole lajien Dominica. Vielä 20 vuotta sitten saarella asui yksi anolilaji. Sitten sahatavaralähetyksessä esiteltiin toinen laji, joka on vähitellen leviämässä. Tutkia, miten natiivi-ja hyökkääjiä lajien vuorovaikutuksessa, käyttäytymiseen ekologi Claire Dufour, nyt Montpellierin Yliopistossa, käytetty robotti liskoja kuin stand-ins hyökkääjiä., Robotit tekivät punnerruksia ja levittivät leuan alle tekonahkaista läppää, joka jäljitteli oikeiden liskojen aggressiivisia näyttöjä. Vastauksena, kotoisin liskoja perehtynyt hyökkääjät asentoihin aggressiivisemmin, mikä viittaa siihen, että hyökkääjät ovat pakottaa alkuasukkaat uhrata enemmän energiaa puolustaa alueellaan, ryhmä raportoi 27. Maaliskuuta Journal of Animal Ecology. ”Suurin johtopäätöksemme on, että lajit Kyllä kilpailevat ja niillä on kielteisiä seurauksia toisilleen”, Losos sanoo.

vaikka hänen ryhmänsä jatkaa papereiden kirnuamista, Losos arvioi tähänastista oppimaansa., Kirjassaan Epätodennäköistä Kohtaloita: Kohtalo, Mahdollisuus, ja Tulevaisuuden Kehitys, joka julkaistiin vuonna 2017, hän haastoi merkittävä väittää yksi kenttä on suuria ajattelijoita, Stephen Jay Gould, Harvardin paleontologi, joka väitti, että mahdollisuus pelaa niin iso rooli määritettäessä luonto on tietysti se, että evoluutio ei olisi koskaan ottaa saman tien kahdesti. Anoles esittää todisteita päinvastaisesta, Lohi kirjoitti: vastaavia elinympäristöjä, he ovat toistuvasti kehittynyt samanlainen kehon muotoja, kokoja, ja käyttäytymistä. Kirja on kirjoitettu suurelle yleisölle, mutta se teki vaikutuksen jopa hänen ikäisensä., ”Olen opiskellut kehitys 30-plus vuotta, ja tämä kirja sai minut miettimään asioita luulin tuntevani biologia ja evoluutio”, sanoo Christopher Austin, evoluutiobiologi ja herpetology kuraattori Louisiana State University Museum of Natural Science.

Lohi lähti Harvardin vuonna 2018, houkutellaan uuden työpaikan WashU ja mahdollisuus palata kotikaupunkiinsa, ja hänen kissat, ja hänen vaimonsa, joka on menestyneen uran ja ei seurata häntä Massachusetts., Nyt hän johtaa Living Earth Collaboratoria, biodiversiteettitutkimusaloitetta, joka yhdistää Missourin kasvitieteellisen puutarhan, St. Louisin eläintarhan ja Washun asiantuntijoita. Hän työstää kirjaa evoluutiosta kotikissassa, joka on toinen hänen lempilajeistaan.

ja hän väistelee edelleen hurrikaaneja. Lohi ja kollegat ovat ollut yrittää arvioimaan pitkän aikavälin evoluution vaikutuksia saalistushinnoittelua liskoja, heillä on käyttöön joitakin saarilla Bahamalla. ”En tiedä, pääsemmekö sinne koskaan”, hän sanoo. Muutaman vuoden välein tulee hurrikaani, joka puhaltaa kehittyvät liskot pois.

---